TSN

Von der Feldebene bis in die Cloud

Time Sensitive Networking (TSN) schafft in Kombination mit OPC UA den zeitenauen, horizontalen Zugriff auf die Daten aus der Produktion, unabhängig vom Hersteller der Geräte. Ist das der echte Beginn des Internet of Things?

TSN OPC UA Technologien IIoT B&R

OPC UA ist eine offene Technologie und bereits heute in vielen Anwendungen im Einsatz. Fast alle Hersteller bieten OPC UA in ihren Steuerungen und anderen Produkten an. Die Technologie wird gemeinsam von vielen Herstellern unter dem Dach der Nutzerorganisation __OPC Foundation__ verbreitet und weiterentwickelt. Maschinen- und Anlagenbetreiber begeben sich durch die Wahl einer bestimmten Kommunikationstechnologie nicht mehr in Abhängigkeiten, sondern profitieren von einem gleichberechtigten Zugang zur Technologie. Mit der damit geschaffenen standardisierten Vernetzung von Systemen können sich die Maschinen- und Anlagenbetreiber auf neu auftretende Herausforderungen konzentrieren. Waren bisher durchschnittlich 30 bis 40 Knoten in einem Netzwerk vorhanden, werden es in Zukunft 1.000 oder mehr Knoten sein.

Wachsende Knotenzahl

Diese gestiegene Anzahl von Knoten müssen sauber verwaltet und ausgesteuert werden. In dieser Herausforderung liegt die Möglichkeit der Automatisierungsanbieter, sich zu differenzieren und dem Kunden einen Mehrwert zu bieten. Software-Tools, die es ermöglichen, große Netzwerke inklusive aller Teilnehmer in kürzester Zeit in Betrieb zu nehmen, werden massiv an Bedeutung gewinnen. Zudem sollten diese Tools von Technikern ohne tiefergehendes IT-Know-how bedienbar sein. Doch es ist nicht nur die Anzahl der Knoten, die rasant steigt, auch das Datenvolumen wird sich vervielfachen. Um bei dieser Datenflut weiterhin den Überblick zu behalten, reichen die bisher in der Industrie verwendeten Protokolle nicht mehr aus. An dieser Stelle bietet OPC UA einen entscheidenden Mehrwert.

Informationen statt Daten

Der große Pluspunkt von OPC UA liegt in den Informationsmodellen. Klassische Bussysteme übertragen dimensionslose Daten, also einfache Zahlen ohne Einheiten oder sonstige Informationen. Auf der Steuerung läuft eine Applikation, die diese Daten interpretiert. Wir sprechen in diesem Zusammenhang von einer semantischen Beschreibung der Daten.So lange Maschinen unabhängig voneinander gearbeitet haben, war dieses Vorgehen absolut praktikabel. Doch sobald die Daten zu anderen Einheiten übertragen werden sollen – seien es andere Maschinen, SCADA-Systeme oder gar ERP-Systeme in der Cloud – geht dieses semantische Wissen verloren. Die Daten sind nur mehr dimensionslose Zahlen.

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Weniger Fehler

Also wurden die semantischen Beschreibungen meist mit langen Tabellen oder sogar handschriftlich weitergegeben und in die anderen Systeme eingepflegt. Der Aufwand dafür ist immens und die Fehlerwahrscheinlichkeit sehr hoch. Mit OPC UA ist dieses Vorgehen überflüssig. Die Fehleranfälligkeit sinkt und flexible Maschinen- und Anlagenkonzepte lassen sich viel einfacher umsetzen. Die OPC-UA-Informationsmodelle ermöglichen es, dass nicht nur einzelne Daten übertragen werden, sondern Informationen. Diese werden ohne weitere Erklärung von jedem Teilnehmer verstanden. Nehmen wir als Beispiel einen Sensor, der eine Temperatur von 5 °C misst. Herkömmliche Protokolle übertragen den Wert »5« als Datentyp Integer an die Steuerung. In der Steuerung ist gespeichert, dass es sich bei der übertragenen Zahl um einen Temperaturwert in °C handelt, der zudem bestimmte Grenzwerte hat. Der Ansatz von OPC UA geht in eine andere Richtung: Der Wert »5« wird inklusive der beschreibenden Daten zur Verfügung gestellt. In diesem Fall also mit der Information, dass es sich um einen Temperaturwert handelt, der in °C gemessen wurde und in welchen Grenzwerten sich der Wert bewegen soll. Andere Teilnehmer im OPC-UA-Netzwerk können nun diese Informationen abfragen ...

Den gesamten Fachbeitrag von Sebastan Sachse, Technology Manager Open Automation bei B&R, lesen Sie in der AUTlook 1-2/2018 ab Seite 28.

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